钟慢尺缩效应到底是什么能不能用平常性的语言解释并举一个例子

qzone2023-05-08  25

钟慢尺缩效应是指当一个物体运动速度接近光速时,物体周围的时间会迅速减慢、空间会迅速缩小。当物体运动速度等于光速时,时间就会停止、空间就会微缩为点,也就是说出现零时空。只有零静止质量的物体才能达到光速。没有物体可以超越光速。

例子:如果一个钟,以05倍声速从原点远去,一秒钟时,它距离原点05声秒距离报1秒,但这个事件我们在原点听见,需要再过05秒,于是我们发现,在本地钟15秒时,远处的钟报1秒,本地钟3秒时,远离的钟报2秒,也就是我们在忽略信号传递时间时,误以为远去的钟慢了。而且速度越快,钟慢得越厉害。

扩展资料:

相关引申

假设有一把尺长1声秒,而我们的测量地面上有一无限长尺子固定不动,运动尺头尾各有一个探测装置,在探测到与地面某一尺刻度重合时,用声音报出该刻度,我们在地面尺原点接收声音。尺匀速运动逐渐远离,当尺尾报0声秒时,尺头已经距离我们1声秒,而这个距离,要1秒后我们才能收到;

当尺尾到1声秒距离时,尺头到2声秒,还是要在我们收到尺尾报1声秒后1秒,我们才能收到尺头报2声秒,于是我们会直观的认为,尺尾先到刻度,尺头后到达它本应立刻到达的刻度,感觉好像远离的尺,缩短了。而且运动速度越快,感觉短的越厉害。

反过来,以超声速靠近原点时我们将先听到钟敲3下,报3点,再听到钟敲2下,报2点,然后听到钟敲1下,报1点,这就是超过声速时间倒流现象!

相对论导出了不同惯性系之间时间进度的关系,发现运动的惯性系时间进度慢,这就是所谓的钟慢效应可以通俗的理解为,运动的钟比静止的钟走得慢,而且,运动速度越快,钟走的越慢,接近光速时,钟就几乎停止了

尺子的长度就是在一惯性系中"同时"得到的两个端点的坐标值的差由于"同时"的相对性,不同惯性系中测量的长度也不同相对论证明,在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短,这就是所谓的尺缩效应,当速度接近光速时,尺子缩成一个点

您是指相对论里面的两个效应吧。解释它比较麻烦,可以先记住。

我尝试给您解释一下:

首先,相对论是否成立还有待于检验,这个不谈,不过您既然考虑这个问题,首先就得承认相对论时空观是正确的。

1)相对论时空观:也就是人们常说的4维时空理论,即身边的三维空间(长宽高)和一维时间。

给你贴个图吧。试验中测到光速在任何参考系下不变,所以相对论在4维时空的定义是任何物体能且仅能以光速运动。钟慢效应就先解释到这了。(其实是时间本身流逝速度减慢,任何计时器甚至物理过程都有这个效应)

2)尺缩效应(及其它推论)由时间的坍缩推导。跟随尺子相对惯性系运动的人由1)知其时间应该是惯性系时间乘以洛伦兹因数,即时间变慢,那么,当假设在以尺子为参考系的人以相对惯性系的速度v走了尺子的长度,那么他参考系的尺子长:l=vt,但惯性系却是l=vt/α,即除以洛伦兹因数,那么联立导出:l(惯性系)=l(尺参考系)×α 其中阿尔法就是洛伦兹因数。不只是尺子,而是长度本身的收缩。任何物体都收缩。

===================解释完毕,认真理解,不明的地方请追问。

所谓尺缩效应,是爱因斯坦的狭义相对论中的推论之一,指的是运动的物体的行程会随着速度的增大而缩短,其实,行程是用尺子量出来的,如果尺子缩短了,行程缩短了,用缩短了的尺子去量缩短了的行程,数据是不会变更的。这里并没有指明是尺子缩短了或是行程缩短了,常常搞错。反正那个解释符合相对论就是用那种解释。

洛伦兹变换时狭义相对论最基本的公式,钟慢 尺缩都是由洛伦兹变换推出来的。

在静系K中,有一个静止的钟呆在x处,在该处相继发生两个事件(比如有个小孩站在原地抛球,抛出时为事件1,接住球时为事件2),则这两个事件时空坐标分别为(x,t1),(x,t2) ,将这两个事件坐标做洛伦兹变换变到动系k'中,得到(x1‘,t1’),(x2‘,t2’),则t2‘-t1’=γ(t2-t1),就是钟慢公式。

同样,尺缩公式也是由洛伦兹变换推出来的,你可以仿照上面自己推一下。一把静止在K系中的尺子,在K系中测它的两头可以在任何时刻进行,而在K'系中测它的两头则必须同时测定,设测它的两头的时空坐标分别为(x1',t'),(x2',t'),将这两个时空坐标变换到静系K中,坐标为(x1,t1),(x2,t2),则x2-x1即为尺子原长,x2'-x1'为尺子在动系的长度。

钟慢尺缩公式只是洛伦兹变换的某种特例,因此它们是有使用条件的(也就是仔细追究后是否能使上面的推导成立)

在讨论尺缩效应之前,先让我们看看长度是如何测量的。通常测量一个物体的长度,总是要把物体与量尺放在一起,测量时量尺与被测量物体之间的位置保持固定,这样物体首尾两端所对应量尺上的刻度之差既为物体的长度。如果在测量物体时,物体与量尺之间的位置移动了,那么测得的结果就不准确了。这就要求在测量运动物体的首尾两端时要同时进行。那么怎样测量才算是同时的呢?这里又涉及到时间的同时性概念,我们说这个测量是同时进行的,如果在被测物体首尾两端的两个观察者所用的时钟是同步的,并且在读取量尺上的读数时,两个时钟所指示的时间是一样的话。这样测量所得的结果与物体运动的速度无关。

而我们通常所指的测量是由一个观察者同时对物体首尾两端进行的测量。当物体静止时,我们只需一个观察者即使在不同的时刻进行测量,其结果也不会有多大的影响。当所研究的对象是在空间小尺度范围内低速运动的物体时,从空间某一位置对物体首尾两端所做的测量可以近似地认为是同时的。但是当所研究的对象是在一个空间大尺度范围或高速运动的物体时,被认为是同时测量的两个端点就不一定是同时进行的了。我们知道,光速是有限的,光在空间的运动是需要时间的。测量物体的长度时,只有当物体两端发出的光信号同时到达观察者所在的位置时,测量才能进行。由于物体远离观察者一端的光信号要晚于物体近端的光信号,所以测量开始的时间应以晚到的光信号为准,也就是说以物体近端接受到物体远端所发出的光时,我们才可以进行测量。当被观测的物体背离观察者运动时,物体远端所发出的光到达物体近端时,物体已经向远离观察者的方向移动了一段距离,所以测量的结果一定是长度缩短了。同理,当物体向着观察者运动时,物体远端的光到达近端时,物体已向观察者靠近了一段距离,在观察者看来,物体的长度是变长了。被观测物体的长度是伸长了还是缩短了,取决于观察者与被观测的物体之间的距离是增加了还是减少了,物体长度变化的速率取决于被测物体运动的速度。看图,这是被观测物体远离观察者的情况。

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解析:

光速不变前提下,惯性系洛伦兹变换的必然结果,阅读参考链接,这个页面有公式推导过程——

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